DE112020003544T5 - Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform und Gießform-Bildungsverfahren - Google Patents

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Masanori Tomioka
Yusuke Kato
Tetsuji Matsui
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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform, wobei die Zusammensetzung wärmeresistente anorganische Teilchen, ein Bindemittel auf Wasserglas-Basis, ein Tensid, eine Silicium-haltige Verbindung, Aktivkohle-Pulver und -Körnchen und Wasser enthält und die Silicium-haltige Verbindung zumindest eines von metallischem Silicium und Ferrosilicium enthält.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform und ein Gießform-Bildungsverfahren.
  • Hintergrund
  • Als Zusammensetzung zur Erzeugung eines Kerns und einer Gießform ist eine Zusammensetzung bekannt, deren Fluidität durch Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels (Schäummittels) verbessert wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
  • Liste der Druckschriften
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: geprüfte japanische Patentveröffentlichung S-42-008205
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der Zusammensetzung neigt die Härtungszeit bis zum Erreichen einer ausreichenden Gießform-Festigkeit zum Gießen häufig dazu, übermäßig lang zu sein, und somit gibt es ein Problem einer geringen Produktivität.
  • Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände gemacht, und ein Ziel davon ist, eine Zusammensetzung zum Bilden einer Gießform anzugeben, die eine ausgezeichnete Fluidität und schnelle Härtungsfähigkeit hat. Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist, ein Gießform-Bildungsverfahren unter Verwendung der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform anzugeben.
  • Lösung des Problems
  • Ein Aspekt dieser Erfindung gibt eine Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform an, enthaltend: wärmeresistente anorganische Teilchen, ein Bindemittel auf Wasserglas-Basis, ein Tensid, eine Silicium-haltige Verbindung, Aktivkohle-Pulver und -Körnchen; und Wasser, worin diese Silicium-haltige Verbindung zumindest eines von metallischem Silicium und Ferrosilicium enthält. In einer solchen Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform wird die Fluidität der jeweiligen Komponenten zum Zeitpunkt der Befüllung eines Abgusses aufrechterhalten, und die Wärmeerzeugung tritt nur nach dem Füllen in Zeit-abhängiger Weise auf, und somit läuft die Reaktion der jeweiligen Komponenten ab. Es kann gesagt werden, daß die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform eine ausgezeichnete Produktivität hat.
  • In einem anderen Aspekt ist es bevorzugt, daß der Gehalt von Silicium, das in der Silicium-haltigen Verbindung enthalten ist, 0,5 bis 5,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile von wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  • In einem Aspekt ist es bevorzugt, daß der Gehalt des Aktivkohle-Pulvers und -Körnchen 0,5 bis 3,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  • In einem Aspekt ist es bevorzugt, daß die wärmeresistenten anorganischen Teilchen zumindest eines von natürlichem Sand und künstlichem Sand enthalten.
  • In einem Aspekt ist es bevorzugt, daß ein molares Verhältnis, ausgedrückt durch SiO2/Na2O, des Bindemittels auf Wasserglas-Basis 4,0 oder weniger ist.
  • In einem Aspekt ist es bevorzugt, daß der Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis 0,1 bis 10 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  • In einem Aspekt ist es bevorzugt, daß der Gehalt des Tensides 0,01 bis 0,3 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  • Ein anderer Aspekt dieser Erfindung gibt ein Gießform-Bildungsverfahren an, enthaltend ein Verfahren zum Befüllen einer Form mit der Zusammensetzung zur Bildung einer Gußform.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß den Aspekten dieser Erfindung ist es möglich, eine Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform anzugeben, die eine ausgezeichnete Fluidität und schnelle Härtbarkeit hat. Zusätzlich ist es möglich, ein Gießform-Bildungsverfahren unter Verwendung der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform anzugeben.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis vom experimentellen Beispiel 1 zeigt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis vom experimentellen Beispiel 2 zeigt.
    • 3 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis vom experimentellen Beispiel 2 zeigt.
    • 4 ist eine schematische Ansicht einer Meßvorrichtung für die Scheinviskosität, verwendet bei experimentellem Beispiel 3.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis vom experimentellen Beispiel 4 zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung detailliert beschrieben. Jedoch ist diese Erfindung nicht auf das folgende Ausführungsbeispiel beschränkt.
  • <Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform>
  • Eine Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform enthält wärmeresistente anorganische Teilchen, ein Bindemittel auf Wasserglas-Basis, ein Tensid, eine Silicium-haltige Verbindung, Aktivkohlepulver und -Körnchen und Wasser.
  • (Wärmeresistente anorganische Teilchen)
  • Beispiele der wärmeresistenten anorganischen Teilchen enthalten natürlichen Sand mit anorganischen Oxiden wie Siliciumdioxid und Aluminiumoxid als Hauptkomponente oder künstlichen Sand mit den anorganischen Oxiden als Hauptkomponente. Eine Teilchengröße der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist bevorzugt 30 bis 120 als AFS-Korn-Feinheitzahl und mehr bevorzugt 50 bis 100. Beim Gießen, wobei die Gießoberfläche besonders wichtig ist, ist es bevorzugt, daß die wärmeresistenten anorganischen Teilchen in einem gewissen Ausmaß eine Feinheit haben. Auf der anderen Seite ist es, um einen Gasdefekt oder dergleichen bei den Güssen zu verhindern, typischerweise bevorzugt, daß die wärmeresistenten anorganischen Teilchen in gewissem Ausmaß Rauhigkeit haben, um so die Luft-Permeabilität einer Gießform sicherzustellen.
  • (Bindemittel auf Wasserglas-Basis)
  • Beispiele des Bindemittels auf Wasserglas-Basis enthalten Na2SiO3, Na4SiO4, Na2Si2O5 und Na2Si4O9. Das Bindemittel auf Wasserglas-Basis, das heißt Natriumsilicat wird in Nr. 1 bis Nr. 5 auf der Basis eines molaren Verhältnisses von SiO2/Na2O wie folgt klassifiziert. Jedoch kann zusätzlich zu dem Natriumsilicat mit den Nummern 1 bis 5 Natriummetasilicat ebenfalls verwendet werden, worin ein molares Verhältnis von SiO2/Na2O 1,0 ist. Das Natriummetasilicat ist kommerziell erhältlich und leicht verfügbar.
    Nr, 1: molares Verhältnis von SiO2/Na2O ist 2,0 bis 2,3,
    Nr, 2: molares Verhältnis von SiO2/Na2O ist 2,4 bis 2,5,
    Nr, 3: molares Verhältnis von SiO2/Na2O ist 3,1 bis 3,3,
    Nr, 4: molares Verhältnis von SiO2/Na2O ist 3,3 bis 3,5,
    Nr, 5: molares Verhältnis von SiO2/Na2O ist 3,6 bis 3,8,
  • Nr. 1 bis Nr. 3 des Natriumsilicates sind in JIS K1408 definiert. Durch Mischen der Natriumsilicate kann ein molares Verhältnis davon eingestellt werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, je kleiner das molare Verhältnis ist, die Menge an freiem Alkalihydroxid um so größer und somit wird eine Reaktion gefördert und ein exothermer Peak zum Zeitpunkt der Bildung der Gießform kann leichter auftreten. Im Hinblick darauf ist das molare Verhältnis bevorzugt 4,0 oder weniger, mehr bevorzugt 3,0 oder weniger und noch mehr bevorzugt 2,5 oder weniger. Das heißt, bei der Klassifizierung von Natriumsilicat kann das Natriumsilicat mit einer kleinen Zahl mehr bevorzugt verwendet werden. Es ist zu beachten, daß die untere Grenze des molaren Verhältnisses auf 1,0 eingestellt werden kann.
  • Der Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis ist bevorzugt 0,1 bis 10 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen in bezug auf eine effektive Komponente, und mehr bevorzugt 1 bis 5 Massenteile. Das Bindemittel auf Wasserglas-Basis hat einen Einfluß auf die Gießform-Festigkeit. Der Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis kann angemessen entsprechend einer Teilchengröße und Teilchenform der wärmeresistenten anorganischen Teilchen, die verwendet werden, eingestellt werden. Wenn es gewünscht ist, eine ausreichende Gießform-Festigkeit zu erreichen (z.B. 1 MPa oder mehr), erhöht sich bei Verwendung von feinen wärmeresistenten anorganischen Teilchen eine Teilchenoberfläche und somit ist es bevorzugt, den Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis in gewissem Ausmaß zu erhöhen. Bei Verwendung von groben wärmeresistenten anorganischen Teilchen oder wärmeresistenten anorganischen Teilchen mit hoher Sphärizität vermindert sich zusätzlich die Teilchenoberfläche, und somit ist es bevorzugt, den Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis in gewissem Umfang zu vermindern.
  • (Tensid)
  • Beispiele des Tensides enthalten ein anionisches Tensid, nicht-ionisches Tensid, amphoteres Tensid und eine Mischung davon.
  • Beispiele des anionischen Tensides enthalten Tenside wie Carboxylat, Sulfonat, Schwefelsäureestersalz und Phosphorsäureestersalz. Beispiele des nicht-ionischen Tensides enthalten Tenside vom Ester-Typ, Ether-Typ und Ester-Ether-Typ. Beispiele des amphoteren Tensides enthalten ein Tensid auf Aminosäure-Basis, Tensid auf Betain-Basis und Tensid auf Aminoxid-Basis.
  • Der Gehalt des Tensides ist bevorzugt 0,01 bis 0,3 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen in bezug auf eine effektive Komponente und mehr bevorzugt 0,02 bis 0,2 Massenteile. Der Gehalt des Tensides kann im Hinblick auf die Fluidität der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform eingestellt werden. Wenn der Gehalt des Tensides unzureichend ist, wird das Schäumen gering und die Fluidität kann sich vermindern. Wenn auf der anderen Seite der Gehalt des Tensides übermäßig ist, wird die Menge an eingefangenen Luftblasen übermäßig, und die Fluidität kann sich ebenfalls vermindern. Im Hinblick darauf kann der Gehalt des Tensides eingestellt werden, so daß die Schein-Viskosität der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform bevorzugt 0,8 bis 10 Pa·s und mehr bevorzugt 1,5 bis 7 Pa·s wird.
  • (Silicium-haltige Verbindung)
  • Die Silicium-haltige Verbindung enthält zumindest eines von metallischem Silicium und Ferrosilicium. Eine Teilchengröße der Silicium-haltigen Verbindung ist nicht besonders beschränkt. Jedoch ist es beispielsweise bevorzugt, daß ein Verhältnis von Teilchen mit einer Teilchengröße von 45 µm oder weniger 50 mass% oder mehr in bezug auf eine Gesamtmenge des Silicium-Verbindung ist. Demzufolge reagieren die Silicium-haltige Verbindung und das Alkalihydroxid leicht miteinander und somit wird Wärme effizient erzeugt.
  • Der Gehalt von Silicium, das in der Silicium-haltigen Verbindung enthalten ist, ist bevorzugt 0,5 bis 5,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen und mehr bevorzugt 1,0 bis 3,0 Massenteile. Der Gehalt der Silicium-haltigen Verbindung kann unter Berücksichtigung des Silicium-Gehaltes in der Verbindung eingestellt werden. Weil die Silicium-haltige Verbindung und das Alkalihydroxid effizient miteinander reagieren und Wärme erzeugt wird, kann somit Feuchtigkeit bei der Gießform reduziert werden. Wenn der Gehalt der Silicium-haltigen Verbindung übermäßig klein ist, ist es schwierig, eine ausreichende Wärmeerzeugung zu erreichen, und wenn der Gehalt übermäßig groß ist, können die Kosten übermäßig hoch werden.
  • (Aktivkohle-Pulver und -Körnchen)
  • Wenn die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform das Aktivkohle-Pulver und -Körnchen enthält, kann eine ausreichende Wärmeerzeugung verursacht werden, die selbst in einer Zusammensetzung auftritt, bei der die Fluidität aufgrund des Tensides erhöht ist. Zusätzlich kann die Expansion der Zusammensetzung, die bei einer exothermen Reaktion auftritt, unterdrückt werden.
  • Das Aktivkohle-Pulver und -Körnchen kann granulare Aktivkohle und pulverförmige Aktivkohle enthalten. Typischerweise wird die Aktivkohle in großem Umfang in pulverförmige Aktivkohle mit einer Teilchengröße von weniger als 150 nm und granulare Aktivkohle mit einer Teilchengröße, die gleich oder größer ist als diese Teilchengröße, klassifiziert. Wenn die Teilchengröße übermäßig groß ist, gibt es eine Befürchtung, daß sich die Kontakteffizienz mit anderen enthaltenen Komponenten vermindert, und eine ausreichende exotherme Reaktion tritt nicht auf. Als Aktivkohle-Pulver und -Körnchen ist die pulverförmige Aktivkohle bevorzugt, und eine bevorzugte Teilchengröße davon ist mehrere zehn Mikrometer.
  • Im Hinblick auf die Steuerung einer exothermen Reaktion zwischen der Silicium-haltigen Verbindung und dem Alkalihydroxid ist der Gehalt des Aktivkohle-Pulvers und - Körnchens bevorzugt 0,5 bis 3,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen und mehr bevorzugt 0,7 bis 1,5 Massenteile.
  • (Wärmeerzeugungs-Förderungsmittel)
  • Die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform kann weiterhin ein Wärmeerzeugungs-Förderungsmittel enthalten, um so eine Härtungsrate der Gießform einzustellen. Beispiele des Wärmeerzeugungs-Förderungsmittels enthalten Hydroxide von Alkalimetallen und Hydroxide von Erdalkalimetallen, und insbesondere können Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und dergleichen bevorzugt verwendet werden.
  • Der Gehalt des Wärmeerzeugungs-Förderungsmittels ist bevorzugt 0 bis 1,5 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen und mehr bevorzugt 0 bis 0,8 Massenteile. Das Wärmeerzeugungs-Förderungsmittel hat einen Einfluß auf eine exotherme Peak-Temperatur und die Zeit, die erforderlich ist, um die exotherme Peak-Temperatur zu erreichen. Unter Bedingungen, bei denen die Gießform-Formgebungszeit ausreichend sichergestellt wird, läuft, selbst wenn das Wärmeerzeugungs-Förderungsmittel nicht zugegeben wird, die exotherme Reaktion ab, und eine gewünschte Gießform kann erhalten werden. Wenn auf der anderen Seite das Wärmeerzeugungs-Förderungsmittel zugegeben wird, kann die Zeit, die erforderlich ist, um die exotherme Peak-Temperatur zu erreichen, verkürzt werden und eine höhere exotherme Peak-Temperatur kann erhalten werden.
  • (Geliermittel)
  • Die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform kann weiterhin ein Geliermittel enthalten, um Mikro-Luftblasen, die in der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform enthalten sind, zu entschäumen und um so die Expansion der Gießform durch ein Wasserstoff-Gas zu unterdrücken, das erzeugt wird, wenn eine exotherme Reaktion durch Gelierung des Bindemittels auf Wasserglas-Basis abläuft. Das Geliermittel ist nicht besonders beschränkt, solange das Geliermittel eine Säure in der Gegenwart von Alkali erzeugt und verursacht, daß das Wasserglas durch eine Neutralisierungs-Reaktion geliert, aber ein Geliermittel das durch Glyoxal oder Produktencarbonat dargestellt ist, kann ausgewählt werden.
  • Der Gehalt des Geliermittels ist bevorzugt 0 bis 1,5 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen und mehr bevorzugt 0 bis 0,8 Massenteile.
  • (Wasser)
  • Als Wasser können Leitungswasser, destilliertes Wasser, entionisiertes Wasser oder dergleichen verwendet werden.
  • Das Wasser hat einen Einfluß auf die Fluidität der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform. Der Wassergehalt kann angemessen unter Berücksichtigung der Mischungsverhältnisse der wärmeresistenten anorganischen Teilchen, einer Verbindung auf Silicium-Basis, der Aktivkohle und dergleichen, der Form, Größe und dergleichen der wärmeresistenten anorganischen Teilchen und der Art, Zugabemenge oder dergleichen des Tensides bestimmt werden. Wenn der Gehalt von Wasser übermäßig klein ist, kann sich die Fluidität der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform vermindern. Wenn der Gehalt übermäßig groß ist, tritt eine Trennung der wärmeresistenten anorganischen Teilchen von den anderen enthaltenen Komponenten auf, und die Dehydratisierung von der Gießform, gebildet aus der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform, kann schwierig sein. Im Hinblick darauf kann der Gehalt an Wasser unter Berücksichtigung der Art des verwendeten Tensides, des Gehaltes davon oder dergleichen so eingestellt werden, daß die scheinbare Viskosität der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform bevorzugt 0,8 bis 10 Pa·s und mehr bevorzugt 1,5 bis 7 Pa·s wird.
  • <Gießform-Formgebungsverfahren>
  • Die Gießform kann durch ein Gießform-Formgebungsverfahren hergestellt werden, das ein Verfahren zum Füllen eines Gusses, der durch einen Gießrahmen umgeben ist, mit der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform beinhaltet. Beim Füllen des Gusses ist es bevorzugt, daß die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform ausreichend gerührt wird, bis sie eine geschlagene Form einnimmt. Das Füllen des Gusses kann durch Gießen der Zusammensetzung, wenn die Zusammensetzung nach Rühren eine hohe Fluidität hat, und durch Unterdrucksetzen oder Vibration, wenn die Zusammensetzung eine Viskosität in einem gewissen Ausmaß hat, durchgeführt werden.
  • Die Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform, die in den Abguß gefüllt ist, erzeugt zeitabhängig Wärme, eine Reaktion mit den jeweiligen Komponenten läuft ab und die Zusammensetzung wird gehärtet. Im Hinblick auf die schnelle Härtungsfähigkeit ist die Zeit, bei der ein exothermer Peak auftritt, bevorzugt innerhalb von 200 Minuten nach Füllen, mehr bevorzugt innerhalb von 180 Minuten und noch mehr bevorzugt innerhalb von 150 Minuten. Zusätzlich ist eine Gießform-Temperatur beim endothermen Peak bevorzugt 50°C oder mehr, bevorzugt 60°C oder mehr und noch mehr, bevorzugt 70°C oder mehr.
  • Die Gießform wird nach Härten von dem Abguß entfernt (Entformen). Nach dem Entformen können verschiedene Beschichtungen bei der Gießform in einem Zustand durchgeführt werden, bei dem die Gießform-Temperatur 40°C oder höher und bevorzugt 55°C oder höher ist.
  • Beispiele
  • Diese Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Experimentelles Beispiel 1: Exotherme Eigenschaften gemäß Zugabe oder Nicht-Zugabe von Aktivkohle
  • Gekneteter Sand 1-1
  • Als wärmeresistente anorganische Teilchen wurden 1000 g loser Sand (flattery sand) (verkauft von Mitsubishi Shoji Construction Materials Corporation, AFS, Kornfeinheit-Zahl: 60), 40 g Ferrosilicium-Pulver (hergestellt von Kanto Metal Corporation, Silicium-Gehalt: 75 mass%) und 9 g pulverförmige Aktivkohle (hergestellt von FUTAMURA CHEMICAL CO., LTD.) in einen Tisch-Mischer, hergestellt von AICOHSHA MFG. CO., LTD. gegeben, und gemischt und 15 Sekunden gerührt. Dann wurden 60 g Wasserglas Nr. 1 (hergestellt von FUJI CHEMICAL CO., LTD: molares Verhältnis von SiO2/Na2O: 2,0 bis 2.3) und 40 g 10 mass%ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde 30 Sekunden gerührt. Dann wurden 16 g 3 mass%ige anionische Tensid-Lösung (hergestellt von ADEKA Corporation) weiter zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung 30 Sekunden gerührt, unter Herstellung eines gekneteten Sandes 1-1 (Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform) mit einer aufgeschlagenen Form.
  • Gekneteter Sand 1-2
  • Gekneteter Sand 1-2 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 1-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die pulverförmige Aktivkohle nicht verwendet wurde.
  • Gekneteter Sand 1-3
  • Gekneteter Sand 1-3 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 1-2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge der anionischen Tensid-Lösung auf 10 g geändert wurde.
  • Der erhaltene geknetete Sand wurde in ein 1000 ml Polyethylen-Becherglas mit einem Durchmesser von 100 mm gegeben und in einem stationären Zustand angeordnet, und dann wurde eine Temperatur-Variation im Verlaufe der Zeit bei dem gekneteten Sand gemessen. Die Temperaturmessung wurde durch Verwendung eines Mantel-Thermoelementes, das mit einem Recorder verbunden war, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 1 gezeigt.
  • Experimentelles Beispiel 2: Exotherme Eigenschaften gemäß einer Zugabemenge von Aktivkohle
  • Gekneteter Sand 2-1
  • Als wärmeresistente anorganische Teilchen wurden 1000 g ESPEARL (künstlicher Sand, Nr. 60, hergestellt von YAMAKAWA SANGYO CO., LTD., AFS-Korn-Feinheitszahl: 60), 15 g metallisches Silicium-Pulver (hergestellt von Kanto Metal Corporation, Gehalt: 98,8 mass%) und 6 g pulverförmige Aktivkohle (hergestellt von FUTAMURA CHEMICAL CO., LTD.) in einen Tisch-Mischer, hergestellt von AICOHSHA MFG. CO., LTD., gegeben, vermischt und 15 Sekunden gerührt. Dann wurden 30 g Wasserglas Nr. 1 (hergestellt von FUJI CHEMICAL CO. LTD.) und 26 g 15 mass%ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung 30 Sekunden gerührt. Dann wurden 14 g 8 mass%ige nicht-ionische Tensid-Lösung (hergestellt von Kao Corporation) weiter zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde 30 Sekunden gerührt, zur Herstellung von geknetetem Sand 2-1 mit aufgeschlagener Form.
  • Gekneteter Sand 2-2
  • Gekneteter Sand 2-2 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 2-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge an pulverförmiger Aktivkohle auf 9 g geändert wurde.
  • Der erhaltene geknetete Sand 2-1 und der erhaltene geknetete Sand 2-2 wurden in ein 1000 ml Polyethylen-Becherglas mit einem Durchmesser von 100 mm gegeben und in einem stationären Zustand angeordnet, und dann wurde eine Temperaturvariation im Verlaufe der Zeit bei dem gekneteten Sand auf ähnliche Weise wie beim experimentellen Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt.
  • Gekneteter Sand 2-3
  • Gekneteter Sand 2-3 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 2-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge an 15 mass%iger wäßriger Lösung Natriumhydroxid auf 13 g geändert wurde.
  • Gekneteter Sand 2-4
  • Gekneteter Sand 2-4 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 2-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die 15 mass%ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid nicht verwendet wurde.
  • Der erhaltene geknetete Sand 2-3 und der erhaltene geknetete Sand 2-4 wurden in ein 1000 ml Polyethylen-Becherglas mit einem Durchmesser von 100 mm gegeben und in einem stationären Zustand angeordnet, und dann wurde eine Temperatur-Variation im Verlaufe der Zeit bei dem gekneteten Sand auf ähnliche Weise wie beim experimentellen Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt.
  • Experimentelles Beispiel 3: Fluiditäts-Bestätigungstest
  • Gekneteter Sand 3-1 und gekneteter Sand 3-2
  • Als wärmeresistente anorganische Teilchen wurden 1000 g ESPEARL (künstlicher Sand, Nr. 60, hergestellt von YAMAKAWA SANGYO CO., LTD., AFS-Korn-Feinheitszahl: 60), metallisches Silicium-Pulver (hergestellt von Kanto Metal Corporation, Gehalt: 98,8 mass%) und pulverförmige Aktivkohle (hergestellt von FUTAMURA CHEMICAL CO., LTD.) in einen Tisch-Mischer, hergestellt von AICOHSHA MFG. CO., LTD., gegeben und vermischt und 15 Sekunden gerührt. Dann wurden Wasserglas Nr. 1 (hergestellt von FUJI CHEMICAL CO. LTD.) und 15 mass% ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung 30 Sekunden gerührt. Dann wurden 8 mass%ige nicht-ionische Tensid-Lösung (hergestellt von Kao Corporation) weiter zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde 30 Sekunden gerührt, zur Herstellung von geknetetem Sand 3-1 und geknetetem Sand 3-2 mit aufgeschlagener Form. Eine Zugabemenge einer jeden Komponente wurde wie in Tabelle 1 gezeigt eingestellt.
  • Die Fluidität eines jeden erhaltenen, gekneteten Sandes, wie oben beschrieben, wurde durch eine Meßvorrichtung für eine scheinbare Viskosität bestätigt, wie in 4 erläutert ist. Spezifisch wurde ein Rohr 2 mit einem Innendurchmesser von Φ50 und H von 150 mm auf einer Platte (Düse) 1, die mit einer Injektionsöffnung 1a mit Φ6 und t4 versehen war, angeordnet und gekneteter Sand S wurde in das Rohr 2 bis einer Höhe H von ungefähr 100 mm gegeben. Eine Beladung wurde auf den gekneteten Sand S mit einem SUS-Stab 3 mit einem Außendurchmesser von Φ40 und H von 100 mm auferlegt, die Zeit wurde gemessen, bei der der geknetete Sand mit 50 mm von der Injektionsöffnung 1a abgelassen war, und die scheinbare Viskosität wurde von dem Zeitpunkt berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Gekneteter Sand Menge einer jeden Komponente (g) Scheinbare Viskosität (Pa·s)
    Silicium-Pulver Aktivkohle Wasserglas Natriumhydroxid Wasser Tensid
    3-1 17 12 30 4 38 18 2,51
    3-2 10 9 30 4 25 18 1,66
  • Experimentelles Beispiel 4: Gießform-Expansions-Bestätigungstest gemäß Addition oder Nicht-Addition von Aktivkohle
  • Gekneteter Sand 4-1
  • Als wärmeresistente anorganische Teilchen wurden 1000 g ESPEARL (künstlicher Sand, Nr. 60, hergestellt von YAMAKAWA SANGYO CO., LTD., AFS-Korn-Feinheitszahl: 60) und metallisches Silicium-Pulver (hergestellt von Kanto Metal Corporation, Gehalt: 98,8 mass%) in einen Tisch-Mischer, hergestellt von AICOHSHA MFG. CO., LTD., gegeben und vermischt und 15 Sekunden gerührt. Dann wurden Wasserglas Nr. 1 (hergestellt von FUJI CHEMICAL CO. LTD.) und 15 mass% ige wäßrige Lösung Natriumhydroxid zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung 30 Sekunden gerührt. Dann wurden 8 mass%ige nicht-ionische Tensid-Lösung (hergestellt von Kao Corporation) weiter zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde 30 Sekunden gerührt, zur Herstellung von geknetetem Sand 4-1 mit aufgeschlagener Form. Eine Zugabemenge einer jeden Komponente wurde wie in Tabelle 2 gezeigt eingestellt.
  • Gekneteter Sand 4-2
  • Gekneteter Sand 4-2 wurde auf ähnliche Weise wie beim gekneteten Sand 4-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß pulverförmige Aktivkohle (hergestellt von FUTAMURA CHEMICAL CO., LTD.) weiter zu den wärmeresistenten anorganischen Teilchen gegeben wurde.
  • 400 ml eines jeden gekneteten Sandes, erhalten wie oben beschrieben, wurde in einen 2 1-Meßzylinder gegossen und stationär angeordnet. Eine Expansions-Situation des gekneteten Sandes nach 2 Stunden wurde beobachtet. Die Ergebnisse sind in 5 gezeigt. Beim gekneteten Sand 4-1, bei dem die Aktivkohle nicht zugegeben war, war das Volumen auf ungefähr das 4-fache (1600 ml) expandiert, und das Härten wurde nicht beobachtet. Bei dem gekneteten Sand 4-2, der die Aktivkohle enthielt, trat auf der anderen Seite eine große Volumenänderung nicht auf, und das Härten wurde erkannt. [Tabelle 2]
    Gekneteter Sand Menge einer jeden Komponente (g) Volumen nach 2 Stunden (ml)
    Silicium-Pulver Aktivkohle Wasserglas Natrium-hydroxid Wasser Tensid
    4-1 17 0 30 4 25 18 1600
    4-2 17 12 30 4 25 18 400
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Platte (Düse),
    1a
    Injektionsöffnung,
    2
    Rohr,
    3
    SUS-Stab,
    S
    gekneteter Sand.

Claims (8)

  1. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform, enthaltend: wärmeresistente anorganische Teilchen, ein Bindemittel auf Wasserglas-Basis, ein Tensid, eine Silicium-haltige Verbindung, Aktivkohle-Pulver und -Körnchen und Wasser worin die Silicium-haltige Verbindung zumindest eines von metallischem Silicium und Ferrosilicium enthält.
  2. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach Anspruch 1, worin der Gehalt von Silicium, das in der Silicium-haltigen Verbindung enthalten ist, 0,5 bis 5,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  3. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach Anspruch 1 oder 2, worin der Gehalt des Aktivkohle-Pulvers und -Körnchen 0,5 bis 3,0 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  4. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die wärmeresistenten anorganischen Teilchen zumindest einen von natürlichem Sand und künstlichen Sand enthalten.
  5. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin ein molares Verhältnis, ausgedrückt durch SiO2/Na2O, des Bindemittels auf Wasserglas-Basis 4,0 oder weniger ist.
  6. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Gehalt des Bindemittels auf Wasserglas-Basis 0,1 bis 10 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  7. Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Gehalt des Tensides 0,01 bis 0,3 Massenteile in bezug auf 100 Massenteile der wärmeresistenten anorganischen Teilchen ist.
  8. Gießform-Formgebungsverfahren, enthaltend: Verfahren zum Füllen eines Abgusses mit der Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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